一种用于测量油纸绝缘中气泡成桥特性的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于测量多物理场下油纸绝缘中气泡成桥特性的装置与方法，本测量装置由实验箱体、高压源、电极及其定位装置、温控装置、振动装置、高速相机、气泡小桥生成模块等构成。电极在定位模块可自动调整两电极之间的间距与高度。在温度控制柜、半导体制冷器、油泵控制下，绝缘油温度范围可在

A device and method for measuring bubble bridging characteristics in oil paper insulation

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量油纸绝缘中气泡成桥特性的装置与方法


[0001]本专利技术属于油浸式电气设备故障模拟与预防领域，尤其涉及一种用于测量油纸绝缘中气泡成桥特性的装置与方法。

技术介绍

[0002]油纸绝缘设备是目前电压耐受能力最强、结构最复杂同时均匀电场强度密度最高的绝缘装置，矿物油作为油浸式电力设备的绝缘及冷却的介质，它们的性能与质量会直接影响设备的稳定运行。油浸式电力设备是利用矿物油进行冷却散热，矿物油具有良好的导热性能、绝缘性能、防氧化与防腐性能，因此电力系统大量采用了油浸式电力设备。随着电力输送要求的提高以及电压等级的提升，油浸式电力设备故障特点已由单一机械故障发展到机械故障与电气故障共存。不含或极少含有杂质与气泡的矿物油绝缘性能良好，但是如果气体或者气泡含量较高时，油纸绝缘的绝缘性能将大大下降。油浸式绝缘设备中的气泡产生原因有很多，气泡会在电、热、振动、流场作用下迁移、积聚成桥，容易诱发局部放电，严重时会导致击穿故障。故针对油纸绝缘体系内气泡积聚成桥、击穿特性进行实验研究，对于油浸式设备故障预防具有重要价值。
[0003]在正常情况下矿物油中会混有一定量气体的，常用的变压器油气体溶解量为9％，当变压器等设备内部压力发生较大变化时，油中气体会逐渐析出，以微小气泡的形式悬浮于变压器油中或附着在油纸表面。实际油浸电气设备内部环境十分复杂，包含电场、温度场、声场、流场等多物理场作用，特别是在一些极端条件下(如极寒环境)，设备初始启动阶段，油温很低，在低温条件下，气泡所呈现的迁移机制尚不明确，因此有必要对此进行研究。另外，多物理场的作用会加速小气泡析出速率，进而发生迁移、积聚形成小桥，进而引发局放甚至击穿，因此研究多物理场下油纸绝缘中气泡成桥过程对于预防气泡致故障具有重要意义，在注入一系列气泡过程中，同时对箱体施加电场、温度场、声场等多物理场是本装置设计的难点。

技术实现思路

[0004]本专利技术设计了一种用于测量油纸绝缘中气泡成桥特性的装置与方法，该装置可以模拟油纸绝缘体系中电场、温度场、声场、流场等多物理场作用下气泡成桥、击穿现象，并获得相应的特性，装置能够比较综合性地模拟油纸绝缘体系内部多物理环境，具有半自动化的特点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0006]一种用于测量油纸绝缘中气泡成桥特性的装置与方法，本测量装置由实验箱体、高压源、电极及其定位装置、温控装置、振动装置、高速相机、气泡小桥生成模块等构成。电极在定位模块可自动调整两电极之间的间距与高度。在温度控制柜、半导体制冷器、油泵控制下，绝缘油温度范围可在
‑
25℃～140℃调节。箱体与振动装置通过一个夹持装置实现刚性连接，振动频率范围为5Hz～5kHz。在自动注射泵的控制下，小桥生成模块顶部注射口安
装有孔径可调的气泡栅，可按需在电极之间生成尺寸可调的一系列气泡。该装置综合考虑了电场、温度场、声场、流场等多物理场作用，以模拟实际油浸式电力设备内部复杂应力环境，具有半自动化的特点。
[0007]进一步，所述电极被三个旋转电机所定位，电极定位装置可以在输入所需参数后，可自动调节两极板之间的间距以及电极的高度。
[0008]进一步，所述油泵接入箱体管道外部安装有半导体制冷器，其在温度控制柜的控制下，可将油温降至
‑
25℃，以模拟极端条件下油浸式电气设备启动阶段内部环境。
[0009]进一步，所述装置在自动注射泵的控制下，气泡生成模块会注入一系列气泡。模块表面有一排聚四氟乙烯制成的排气针，排气针顶部为孔径可调的气泡栅，可用于调节气泡大小。排气针紧密分布，外部分气管上安装有单向阀门，可以控制气泡生成数量。
[0010]进一步，所述振动平台与实验箱体连接通过两个弧形夹持装置锁紧，可以均匀箱体所受压力，以保护箱体不发生损坏。
[0011]进一步，利用所述一种用于测量多物理场下油纸绝缘中气泡成桥特性的装置进行实验，首先调节好高速相机位置与补光灯强度，使得获得清晰图像；利用温度控制柜与油泵循环调节绝缘油的油温；调节自动注射泵与气泡栅使得注射针生成所需气泡；利用高压源给定所需电压，并调节信号发生器与功率放大器对箱体施加所需振动，从而实现电场、声场、温度场、流场的耦合；改变振动参数、气泡尺寸与数量、油温等参数，持续提高外施电压直至发生击穿，利用高速显微相机观察气泡的迁移与积聚成桥过程，并利用示波器记录击穿瞬间波形，利用计算机分析气泡成桥过程的特征。
[0012]本专利技术的有益效果为：测量装置能够实现对多物理场下(特别是极端条件下)油纸绝缘体系中气泡成桥过程，所模拟的复杂多物理场环境与实际油浸式电力设备内部环境相符，对电极间相对位置控制灵活，且可实现自动控制。满足多物理场下油纸绝缘中气泡成桥特性观测实验基本需求。
附图说明
[0013]图1为测量多物理场下油纸绝缘中气泡成桥特性的装置整体结构图。
[0014]图2为测量多物理场下油纸绝缘中气泡成桥特性的方法流程图。
[0015]图3为气泡栅结构示意图。
[0016]图中标记说明：
[0017]实验箱体
‑
1，高压电极
‑
2，绝缘纸
‑
3，旋转电机
‑
4，从动轮
‑
5，滑动导轨
‑
6，热电偶
‑
7，温度控制柜
‑
8，半导体制冷器
‑
9，铁氟龙加热管
‑
10，高速显微相机
‑
11，补光灯
‑
12，夹持装置
‑
13，自动注射泵
‑
14，分气管
‑
15，振动装置
‑
16，功率放大器
‑
17，信号发生器
‑
18，油泵
‑
19，示波器
‑
25，电极定位模块
‑
21，高压交直流电源
‑
22，振动传感器
‑
23，孔径调节把手
‑
24，聚四氟注射管
‑
25，气泡栅叶片
‑
26。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术进一步详细说明。
[0019]一种用于测量油纸绝缘中气泡成桥特性的装置与方法，用于研究油浸式电气设备内部复杂应力环境下气泡小桥的形成与积聚特性。该装置主要由实验箱体1、高压源22、电
极2及其定位装置21、温控装置、振动装置16、高速显微相机11、气泡小桥生成模块等构成，如图1所示。实验箱体1为石英玻璃制成的圆柱形容器，内部装有25号变压器油。箱体底部为振动装置16，其在信号发生器18与功率放大器17的控制作用下可以产生5Hz
‑
5kHz的有效振动，箱体与振动装置之间通过一个金属台面相连接，台面上安装有夹持装置13，可以通过旋转螺丝锁紧箱体，振动装置与箱体之间从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量多物理场下油纸绝缘中气泡成桥特性的装置与方法，本测量装置由实验箱体、高压源、电极及其定位装置、温控装置、振动装置、高速相机、气泡小桥生成模块等构成；电极在定位模块可自动调整两电极之间的间距与高度；在温度控制柜、半导体制冷器、油泵控制下，绝缘油温度范围可在
‑
25℃～140℃调节，以模拟极端条件下油浸式电气设备启动阶段内部环境；箱体与振动装置通过一个夹持装置实现刚性连接，振动频率范围为5Hz～5kHz；在自动注射泵的控制下，小桥生成模块顶部注射口安装有孔径可调的气泡栅，可按需在电极之间生成尺寸可调的一系列气泡；该装置综合考虑了电场、温度场、声场、流场等多物理场作用，以模拟实际油浸式电力设备内部复杂应力环境，具有半自动化的特点。2.根据权利要求1所述的一种用于测量多物理场下油纸绝缘中气泡成桥特性的装置与方法，其特征在于，所述电极被三个旋转电机所定位，电极定位装置可以在输入所需参数后，可自动调节两极板之间的间距以及电极的高度。3.根据权利要求1所述的一种用于测量多物理场下油纸绝缘中气泡成桥特性的装置与方法，其特征在于，所述油泵接入箱体管道外部安装有半导体制冷器，其在温度控制柜的控制下，可将油温降至
‑
25℃，以模拟极端条件下油浸式电气设备启动阶段内部环境。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆民，刘秋实，李云鹏，丛浩熹，王健，吴兴旺，尹睿涵，吴杰，杨海涛，张晨晨，胡啸宇，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：